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2022年11月25日
【​文汇报】中科大发现笼目超导体中的新型竞争电子态 超导体中另有“看不见的手”?

本报讯(记者许琦敏)在微观世界中,当材料达到超导状态时,原本已可畅流无阻的电子竟然荡漾起了条纹状的电荷密度波,压制了超导现象的出现——好像有两只看不见的手,竞相操控同一拨电子。昨天凌晨,中国科技大学陈仙辉院士团队在国际著名学术期刊《自然》上,报道了他们在笼目结构超导体中发现的这一奇特新现象。

超导是材料中电阻突然消失的现象,一旦超导材料得以大规模应用,远距离输电就不再会有大量损耗。超导磁悬浮就是利用超导磁体实现列车高速行驶的一种方式。

在超导研究中,科学家发现,现有超导理论无法解释不断冒出的新现象,比如超导态总会伴随错综复杂的竞争现象。故而,探索超导态与竞争电子态之间复杂的衍生现象及其物理机制,是当前国际超导研究领域的关键问题之一。

“笼目超导体中的原子排列方式,类似儿时竹条或草编的那种六角形网眼蝈蝈笼。”中国科学技术大学陈仙辉院士团队的吴涛教授说,这是一种展现出诸多奇异物理性质的新型超导体,由于其特殊的几何结构以及非局域电子关联作用,它被认为是一种具有重要价值的新型量子材料。

此次研究的新型笼目超导体铯钒锑,在2020年刚被发现,就成为物理学家关注的热点。“在前期研究中,我们发现,笼目超导体中超导态与电荷密度波态存在反常的竞争行为。”吴涛说,利用多年来在中国科大建立的具有综合极端条件(强磁场、极低温和超高压)的核磁共振实验平台,他们决定一探究竟。

在实验中,当静水压高于约合0.6万个大气压时,笼目超导体内的电子从本该自由流动的状态,开始呈现出一种新的电荷密度波态——电荷条纹序。但当压力增加至约合2万个大气压以上时,操纵电子的主导权又开始转换,电子从电荷密度波态转变成超导状态,超导转变温度也提升至最高值-265℃。

这只与超导较劲的“看不见的手”究竟是什么?吴涛说,具体的物理机制还有待进一步探究。“这次,我们揭示了笼目超导体中新奇的电子关联效应以及丰富的演生现象,为理解超导态与竞争电子态之间复杂的相互作用机制提供了一个新契机,也为在笼目超导体中探索新奇超导态提供了一个新方向。”

此外,研究团队还观察到笼目超导体中电子关联效应导致的电荷涨落现象,以及压力下可能的非常规超导电性。

《文汇报》 (2022年11月25日 第03版)

http://dzb.whb.cn/2022-11-25/3/detail-781798.html

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